IPv4到IPv6过渡技术探讨

摘 要 随着网络应用的不断增多及网络规模的不断增大，IPv4已不能满足互联网的发展，IPv6作为新的力量走上前台，下一代的IPv6网络是发展趋势。在IPv6还未完全取代IPv4时，两者必将共存很长一段时间，在这段时间内IPv4如何能平稳过渡到IPv6是网络必须解决的问题，本文着眼于该焦点问题，主要探讨了几种常用的过渡技术。

关键词 IPv4；IPv6；过渡技术；双栈；隧道；NAT 中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）132-0111-01 0 引言

随着Internet路由表的不断增长及网络用户的不断增多，IPv4已经暴露出了其不足之处：IP地址枯竭、骨干路由器路由表容量压力过大、NAT技术破坏了端到端应用模型、地址配置与使用不够简便、IP协议本身安全性不足、QoS功能不能满足现实需求等，IPv4的局限性使人们迫切需要设计一个新的协议来代替目前的IPv4，至此IPv6应运而生。相比较而言，IPv6无疑具有更多的优点及功能特性：IPv6地址长度扩展到128位，极大的扩展了可用地址空间；并提供了一种配置机制，允许主机自己生成一个可路由的地址；由于拥有足

够多的公有IPv6地址，因而不再需要NAT/PAT；IPv6不再使用三层广播地址，另采用被请求节点的多播地址，这样可以消除广播；此外IPv6还具备更好的扩展性、服务质量及安全。基于IPv6的下一代网络必将取代现在的IPv4网络，但在短期内，IPv4还不可能完全消除，必将与IPv6共存一段不短的时间，在IPv6发展初期将以过渡技术为主体。 1 IPv4到IPv6过渡技术

IETF制定了多种协议、工具和机制，来使得IPv4能平稳迁移到IPv6，这些过渡技术可以分为三类：双栈技术（Dual-stack），它允许IPv4和IPv6共存于同一个网络；隧道技术（Tunneling），是一种在IPv4-only网络中传输IPv6数据包的方法；转换（Translation），可以实现纯IPv6设备与纯IPv4设备之间的通信。 1.1 双栈技术

双栈协议技术是IPv6过渡技术中应用最广泛的一种技术，同时也是其他过渡技术的基础。双栈技术是指在设备上同时启用IPv4协议和IPv6协议，双栈设备完全支持IPv4和IPv6，该设备既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信。与IPv4设备进行通信时，其行为特性就像纯IPv4设备。与IPv6设备进行通信时，其行为特性又像纯IPv6设备。图1给出了同时使用使用IPv4和IPv6协议栈的应用。首先将应用封装在TCP或UDP报文段中，然后报文

段又被封装到网络层数据包中，为了能通过链路传送该数据包，又将数据包封装到以太网帧中，并由以太网类型字段来标识。

1.2 隧道技术

隧道技术的本质就是将IP数据包封装到其他数据包中，即将一种协议报文封装在另一种协议报文中，这样，一种协议就可以通过另一种协议的封装进行通信。隧道包括隧道端点和管理隧道的管理协议，隧道端点包含隧道入口点和隧道出口点，都必须是双栈节点。在隧道入口点以一种协议来对另一种协议数据进行封装并发送，在隧道出口对收到的数据进行解封装并在网络中传输；隧道管理主要负责处理隧道封装/解封装、编址、MTU、分段和差错处理。图2表示了利用隧道技术连接2个IPv6“孤岛”。

隧道技术有多种类型，其实现原理与技术细节都有所不同，故其应用场景也不尽相同。典型的隧道技术有如下几种。 1）手工隧道。

手工配置隧道主要用于两个边缘路由器或终端系统与边缘路由器之定期安全通信的稳定连接，是一种双向点到点隧道，也是最简单的隧道实现方式，其优点在于配置很直观，缺点在于扩展性较差。 2）6to4隧道。

6to4隧道可将多个孤立的IPv6网络通过IPv4网络连接